La combinación de puntos cuánticos y moléculas orgánicas puede permitir que las células solares capturen más luz del sol.
La luz del sol es nuestra fuente más abundante de energía renovable, y aprender la mejor forma de cosechar esta radiación es clave para las futuras necesidades de energía del mundo. Los investigadores de KAUST han descubierto que la eficiencia de las células solares se puede aumentar combinando semiconductores inorgánicosnanocristales con moléculas orgánicas.
Los puntos cuánticos son cristales que solo miden aproximadamente 10 nanómetros de diámetro. Un electrón atrapado por el punto tiene propiedades bastante diferentes de las de un electrón libre para moverse a través de un material más grande.
"Una de las mayores ventajas de los puntos cuánticos para las tecnologías de células solares es la capacidad de ajuste de sus propiedades ópticas", explicó el profesor asistente de ciencias químicas de KAUST, Omar Mohammed. "Se pueden controlar variando el tamaño del punto cuántico".
Mohammed y sus colegas están desarrollando puntos cuánticos de sulfuro de plomo para la recolección de energía óptica; estos tienden a ser más grandes que los puntos hechos de otros materiales. En consecuencia, los puntos cuánticos de sulfuro de plomo pueden absorber la luz en un rango más amplio de frecuencias. Esto significa que pueden absorberuna mayor proporción de la luz del sol en comparación con otros puntos más pequeños.
Para hacer una célula solar completamente funcional, los electrones deben poder alejarse de la región de absorción de puntos cuánticos y fluir hacia un electrodo. Irónicamente, la propiedad de los puntos cuánticos de sulfuro de plomo grandes que los hace útiles para la absorción de banda ancha - una más pequeñabanda de energía de electrones: también dificulta este proceso de recolección de energía. Anteriormente, la transferencia de electrones eficiente solo se había logrado para puntos cuánticos de sulfuro de plomo de menos de 4,3 nanómetros de diámetro, lo que causó un corte en la frecuencia de la luz convertida.
La innovación de Mohammed y el equipo fue mezclar puntos cuánticos de sulfuro de plomo de varios tamaños con moléculas de una familia conocida como porfirinas. Los investigadores mostraron que al cambiar la porfirina utilizada, es posible controlar la transferencia de carga de sulfuro de plomo grandepuntos; mientras que una molécula desconectó la transferencia de carga por completo, otra permitió la transferencia a una velocidad superior a 120 femtosegundos.
El equipo cree que esta mejora en la capacidad de recolección de energía se debe a las interacciones electrostáticas interfaciales entre la superficie de puntos cuánticos cargados negativamente y la porfirina cargada positivamente.
"Con este enfoque, ahora podemos extender el tamaño de punto cuántico para una transferencia de carga eficiente para incluir la mayor parte de la región espectral de infrarrojo cercano, llegando más allá del límite previamente informado", dijo Mohammed. "Esperamos que luego implementemos estoidea en celdas solares con diferentes arquitecturas para optimizar la eficiencia "
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por KAUST - Universidad de Ciencia y Tecnología Rey Abdullah . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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